沈陽市汛期降水量變化趨勢分析

李貴陽，費(fèi) 丹

(1.遼寧省水文水資源勘測勘測局沈陽分局，沈陽 110043；2遼寧省水文水資源勘測勘測局，沈陽 110003)

沈陽市汛期降水量變化趨勢分析

李貴陽1，費(fèi) 丹2

(1.遼寧省水文水資源勘測勘測局沈陽分局，沈陽 110043；2遼寧省水文水資源勘測勘測局，沈陽 110003)

近30a以來，年來沈陽市汛期降水總體上一直偏少，從近62a的降水資料分析汛期各月的降水，其變化趨勢可以看出：整體降水量的偏少是由于20世紀(jì)80年代中期以后主汛期7-8月份的降水減少所致，并且這種變化趨勢與我國氣候的冷暖周期、拉馬德雷冷暖位相有密切的聯(lián)系。2010年前后正是拉馬德雷冷暖位相、我國氣候冷暖周期交替的過渡階段，隨著全球氣候周期性的變化，這種汛期降水偏少的趨勢是否已經(jīng)悄然開始逆轉(zhuǎn)還有待于今后降水?dāng)?shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，而降水趨勢變化的預(yù)測、研究可為全面做好防汛工作提供重要的參考依據(jù)。

汛期降水量；變化趨勢；拉馬德雷現(xiàn)象；氣候周期；防汛工作

1 概 述

沈陽地區(qū)處于遼東山地與下遼河平原過渡地帶，地貌形態(tài)由東北部的低山丘陵區(qū)過渡到山前波狀傾斜平原區(qū)，中西部為廣闊平坦的下遼河平原。其間地貌形態(tài)多樣，地勢高差變化較大。

沈陽氣候?qū)俦睖貛В瑏喼藜撅L(fēng)氣候區(qū)北緣，受季風(fēng)影響的溫濕和半溫濕大陸性氣候。主要特點(diǎn)：四季分明，降水集中，雨熱同季，日照充足。氣溫由西南向東北遞減。極端最高氣溫39.3℃ (1992年6月30日)，極端最低氣溫零下33.1℃(1950年1月6日)，年平均氣溫9℃。沈陽大氣降水有兩個(gè)降水區(qū)域：

1)以遼河包括繞陽河的一部分和蒲河中下游為一個(gè)區(qū)域，降水量由南部的625mm向西北減少至525mm。

2)以渾河流域?yàn)橹行?，包括北沙河、蒲河上游段和東部丘陵平原過渡地帶，降水量由西部 620mm向東增至 680mm。

日照時(shí)間為2533.6h/a。全年無霜期185d。年土壤結(jié)凍期為170多 d。風(fēng)向多以西南風(fēng)為主，其次為偏北風(fēng)，雷雨前大風(fēng)。尤其是春季，經(jīng)常出現(xiàn)7～8級以上的西南大風(fēng)，頻率占全年的59%。

2 歷年降水資料(面雨量)統(tǒng)計(jì)分析

從近62a汛期降水資料(1951—2012年)10a滑動(dòng)平均計(jì)算結(jié)果分析，見圖1，沈陽市歷年的降水量呈逐漸減少趨勢，尤其1951—1985年期間，20世紀(jì)90年代降雨量有所回升，但進(jìn)入21世紀(jì)初又呈逐年減少趨勢，2001—2009年的汛期多年平均降水量為612.7mm，比1990—2009年的多年平均值648.75mm少了46.0mm。

圖1 沈陽市6—9月份降雨10a滑動(dòng)平均值示意圖

從汛期降水資料的統(tǒng)計(jì)中還可以看出，2010年和2012年汛期降水量偏少的趨勢開始逐步緩解，汛期降水量有所回升，尤其2010年汛期降水量較多年均值偏多了33%。

3 汛期月降水變化趨勢

從有統(tǒng)計(jì)資料的1951年開始至今，在汛期降水量總體呈現(xiàn)減少趨勢的情況下，各月的降水量卻有不同的變化趨勢。

3.1 6月份降水量總體增加

從月降水量的角度來看，20世紀(jì)70年代中期以后的20余年，6月份的降水量開始較五六十年代有明顯的增加，雖然90年代末期開始至2010年6月份的降水量有所減少，但2001—2009年的9a間有5a的月雨量達(dá)到90mm以上，這一時(shí)期的降水量與70年代中期以后的10余年水平相當(dāng)，6月份降水量10a滑動(dòng)平均值的計(jì)算結(jié)果也呈現(xiàn)出總體上明顯趨緩的趨勢，見圖2。

圖2 沈陽市6月份降雨10a滑動(dòng)平均值示意圖

3.2 7月份降水量偏少趨勢開始改善

20世紀(jì)80年代中期以后主汛期7月份的降水量較以前有明顯的增加，而且這種情況一直持續(xù)到了目前。其中，7月份的降水量從2005—2012年增速開始減緩，見圖3。但是，7月份的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，從2008年開始7月份降水量偏少的趨勢開始緩解，2010年7月份降水量驟然增加，較多年均值偏多22%。在7月份降水多年連續(xù)偏多之后，這種趨勢是否已經(jīng)悄然開始逆轉(zhuǎn)還有待于今后幾年降水?dāng)?shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析。

圖3 沈陽市7月份降雨10a滑動(dòng)平均值示意圖

3.3 8月份降水總體依然偏少

8月份的降水量從1984—2012年波動(dòng)較大，經(jīng)歷幾次起伏，最大降雨量是最小降雨量的25倍，有12a低于多年均值水平，11a偏多。這種從20世紀(jì)八九十年代以后降水減少的趨勢仍在延續(xù)，雖然期間有一些年份月降水量偏多，但總體趨勢并無明顯改觀的跡象，見圖4。

3.4 9月份降水年際間變化大

9月份的降水量年際間變化較大，月雨量較多年均值偏多、偏少現(xiàn)象交替出現(xiàn)，其變化趨勢并無長時(shí)間的連續(xù)性，且從總體上分析20世紀(jì)90年代以后，9月份的降水量逐年減少，見圖5。

圖4 沈陽市8月份降雨10a滑動(dòng)平均值示意圖

圖5 沈陽市9月份降雨10a滑動(dòng)平均值示意圖

由于7—8月份的降水對沈陽市的旱澇起著至關(guān)重要的作用，由以上分析可以得知，近些年沈陽市干旱主要是由于主汛期7—8月份降水量的連續(xù)明顯減少所致。但這種干旱的趨勢在持續(xù)了較長一段時(shí)間之后，隨著氣候周期的變化有望得到緩解。

4 汛期降水量變化趨勢成因分析

4.1 氣候周期性變化

4.1.1 “拉馬德雷現(xiàn)象”

“拉馬德雷現(xiàn)象”是美國海洋學(xué)家斯蒂文·黑爾于1996年發(fā)現(xiàn)的，在氣象和海洋學(xué)上被稱為“太平洋十年濤動(dòng)”(PDO)[1]。

科學(xué)研究的初步結(jié)果表明，PDO 同南太平洋赤道洋流“厄爾尼諾”和“拉尼娜”現(xiàn)象有著極其密切的關(guān)系，被喻為“厄爾尼諾”和“拉尼娜”的“母親”，“拉馬德雷”一詞在西班牙語中的意思也正是“母親”，它是一種高空氣壓流，分別以“暖位相”和“冷位相”兩種形式交替在太平洋上空出現(xiàn)，每種現(xiàn)象持續(xù) 20～30a。

近100多年來，“拉馬德雷”已出現(xiàn)了兩個(gè)完整的周期。第一周期的“冷位相”發(fā)生于 1890—1924年，而 1925—1946年為“暖位相”；第二周期的“冷位相”出現(xiàn)于1947—1976年，1977至90年代后期為“暖位相”[2]。

4.1.2 “拉馬德雷現(xiàn)象”與我國氣候變化周期的關(guān)系

20世紀(jì)我國氣候可分為4個(gè)階段：

1)1903—1918年為低溫期，也是20世紀(jì)我國最冷的一段時(shí)期。

2)1919—1953年為高溫期。

3)1954—1986年為低溫期。

4)1987年以來又是高溫期，進(jìn)入1990年后表現(xiàn)尤甚，是20世紀(jì)最暖的時(shí)期。

我國氣候變化的4個(gè)階段，大致與拉馬德雷的4個(gè)位相對應(yīng)，變冷和變暖時(shí)間有約10a的提前或滯后[3]。

從這種周期性的分析可以看出，我國20世紀(jì)80年代進(jìn)入了暖周期，主要表現(xiàn)在冬季氣溫偏暖，氣候也以南澇北旱為主。

大致在2010年前后，我國氣候?qū)l(fā)生周期性的轉(zhuǎn)折，從一個(gè)30a的“暖周期”進(jìn)入另一個(gè)30a的冷周期，這主要表現(xiàn)在冬季溫度的逐漸下降，而我國持續(xù)“暖冬”現(xiàn)象也可能得到轉(zhuǎn)變[4]。

受此影響，氣候周期的轉(zhuǎn)折也會帶來降水帶的北移，北方雨水少而南方雨水多的現(xiàn)象將會轉(zhuǎn)變?yōu)楸狈浇邓龆?，南方降水減少，目前我國“北旱南澇”的局面很可能會被“北澇南旱”所替代[5]。

4.1.3 沈陽市汛期降水與氣候周期的聯(lián)系

統(tǒng)計(jì)分析沈陽市汛期20世紀(jì)初開始的降水資料，其變化趨勢與我國氣候的冷暖周期、拉馬德雷冷暖位相有密切的聯(lián)系。我國氣候處在冷周期階段，汛期降水量整體偏多；暖周期階段，汛期降水量整體偏少。

而汛期中6—8月3個(gè)月份的降水量雖然周期起始的時(shí)間、遵循的規(guī)律不同，但大致上也都以30a為周期，只有9月份因處在汛期尾聲階段，且多年平均月雨量較6—8月3個(gè)月偏少較多，降水量的周期性并不明顯。

6月份降水量從20世紀(jì)50—70年代中期均偏少，此時(shí)對應(yīng)的是拉馬德雷第二周期冷位相。降水量偏多始于70年代中后期，而此時(shí)正是拉馬德雷第二周期暖位相的開始階段。

7—8月份的降水量周期與我國氣候的冷暖周期對應(yīng)：50年代至80年代中期，我國氣候?yàn)榈蜏仄冢?—8月份的降水量總體上偏多；80年代中期以后到現(xiàn)在為高溫期，主汛期的降水量總體上偏少。

按上述氣候周期變化規(guī)律分析，沈陽市汛期6月份的降水在可能會在今后幾年開始減少，而7—8月的降水開始增多，9月份降水年際變化依然較大，而汛期總體降水量也開始增多。

4.2 人為因素的影響

人為因素對氣候的影響主要包括2個(gè)方面內(nèi)容：

1)人們在日常生產(chǎn)和生活中通過燃燒化石燃料釋放大量的溫室氣體。近年來，主要溫室氣體的排放量不斷增加，引起溫室效應(yīng)增強(qiáng)，使全球氣候變暖。

2)破壞地表植被、砍伐森林、減少耕地、大面積城市化等土地利用方式使地表自然環(huán)境、生態(tài)平衡有所改變，間接影響了大氣中溫室氣體的濃度，也可使氣候變暖。

隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，沈陽地區(qū)的下墊面環(huán)境較20世紀(jì)五六十年代有較大改變，這種改變是造成水環(huán)境污染，地表水及地下水資源量、年徑流量大幅度減少，地下水過度開采利用，地表沉降等一系列問題的直接原因，但是降水產(chǎn)生的重要因素是冷空氣和水汽源，下墊面情況的改變并不直接影響這兩個(gè)重要因素。

而人為因素對降水的影響更主要體現(xiàn)在二氧化碳大量排放使局部地區(qū)氣溫升高形成熱島效應(yīng)，但熱島效應(yīng)對降水的干擾是雙面的：

1)城市的熱氣可能會擾動(dòng)城市上空的積雨云，使其帶來降水。

2)城市的熱氣也可能把云的底部烘干，或是使得云可以容納更多水汽，從而導(dǎo)致本來要下雨的云卻沒有下雨。

最新的氣候科學(xué)研究也表明，人類活動(dòng)釋放到大氣中的二氧化碳只占大氣中二氧化碳總量的百分之一，大氣中二氧化碳的95%～98%來自海洋中的水蒸氣。可見，人為因素對一個(gè)地區(qū)氣候變暖、降水多少的影響與全球氣候周期的變化相比作用很小。

5 汛期降水趨勢變化對防汛工作的影響

2010年前后正是拉馬德雷冷暖位相和我國氣候冷暖周期交替的過渡階段，汛期降水偏少的趨勢是否已經(jīng)悄然開始逆轉(zhuǎn)還有待今后降水?dāng)?shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析。如果逆轉(zhuǎn)則沈陽地區(qū)多年的降水量偏少、地表干旱的情況也會得到緩解。

在地下水得到補(bǔ)給，地表土壤含水量、河道水庫蓄水量增加之后其降雨產(chǎn)匯流機(jī)制與干旱時(shí)期相比會有所改變。另外，隨著沈陽市城市化進(jìn)程的加快，不透水或基本不透水面積的大幅增加也改變了一些地區(qū)原有地表的物理特性和產(chǎn)匯流機(jī)制，而降水趨勢的轉(zhuǎn)變則使城市的排澇能力面臨更嚴(yán)峻的考驗(yàn)。

水文防汛預(yù)報(bào)不僅要注重中長期水文預(yù)報(bào)，重要水庫、主要行洪河道洪水預(yù)報(bào)模型的建立，各級河道防洪預(yù)案的修訂完善等一系列工作，還要重視城市水文預(yù)報(bào)的研究和發(fā)展，為全面做好沈陽市的防洪排澇工作提供重要的科學(xué)依據(jù)和決策參考。

[1]羅煥娟.拉馬德雷冷位相第三周期主要災(zāi)害鏈與湖南省天氣氣候?yàn)?zāi)害[J].防災(zāi)科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，10(04)：49-53.

[2]李明志，袁嘉祖，李建軍.中國氣候變化現(xiàn)狀及前景分析[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：社會科學(xué)版，2003，2(02)：16-20.

[3]程國生，杜亞軍，陳燁.近52年太陽活動(dòng)與江淮梅雨異常關(guān)系分析[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2012，21(04)：61-67.

[4]任振球.當(dāng)代氣候變暖若干問題商榷[M].北京：氣象出版社，1997.

[5]韓延本，韓永剛，馬利華.全球溫度異常及地球自轉(zhuǎn)變化中的約60年周期[M].南京：南京師范大學(xué)出版社，2003.

VariationTrendAnalysisofFloodSeasonPrecipitationinShenyangCity

LI Gui-yang1and FEI Dan2

1.Sheyang Sub-bureau of Liaoning Province Hydrological and Water Resources Surveying Bureau，Shenyang 110043，China；2.Liaoning Province Hydrological and Water Resources Surveying Bureau，Shenyang 110003，China

Since the last 30years，the overall precipitation in flood season in Shenyang city has been less.Analyzing monthly precipitation in flood season precipitation data from nearly 62years，its change trend can be seen.The overall precipitation is less in the middle of the main 7-8month flood season since twentieth Century 80’s.And precipitation decrease is closely related to the heating cycle，La Madeley cold-warm phase and climate cycle alternating transition stage in China.It is in La Madeley cold-warm phase and climate cycle alternating transition stage around 2010in China.With global climate change periodically，if the flood season rainfall trend already quietly begun to reverse，it is still to be further analyzed by the statistical data.However，research on prediction of precipitation trends can provides an important reference for the comprehensive flood control and work.

flood season precipitation；variation；La Madeley phenomenon；meteorological period；flood prevention work

1007-7596(2014)01-0004-04

2013-09-27

李貴陽(1980-)，男，遼寧沈陽人，工程師；費(fèi)丹(1981-)，女，遼寧沈陽人，工程師。

P426.6

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